package com.xiayuanxing.arithmetic.DataStructures.Graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

public class Graph {

    /**
     * 存储顶点集合
     */
    private ArrayList<String> vertexList;

    /**
     * 存储图对应的邻结矩阵
     */
    private int[][] edges;

    /**
     * 表示边的数目
     */
    private int numOfEdges;

    /**
     * 定义一个数组boolean[],用来记录某个节点是否被访问
     */
    private boolean[] isVisited;

    public static void main(String[] args) {

        //测试
        //节点的个数
         int n = 5;

         String Vertexs[] = {"A","B","C","D","E"};
         //创建图对象
        Graph graph = new Graph(n);
        //循环添加顶点
        for (String vertex : Vertexs) {
            graph.insertVertex(vertex);
        }
        //添加边
        graph.insertEdge(0,1,1);
        graph.insertEdge(0,2,1);
        graph.insertEdge(1,2,1);
        graph.insertEdge(1,3,1);
        graph.insertEdge(1,4,1);

        graph.showGraph();

//        //测试dfs
//        graph.dfs();

        System.out.println("=================");
        //测试dfs
        graph.bfs();
    }


    /**
     * bfs重载
     */
    public void bfs(){
        //遍历所有的节点，进行bfs回溯
        for (int j = 0; j < getNumOfVertex(); j++) {
            if(!isVisited[j]){
                bfs(isVisited,j);
            }
        }
    }


    /**
     * 广度优先遍历（对一个节点）
     * @param isVisited
     * @param i
     */
     private void bfs(boolean[] isVisited,int i){
         //表示队列的头节点对应的下标
         int u;
         //邻接节点
         int w;
         //队列，记录节点访问的顺序
         LinkedList queue = new LinkedList();
         //访问节点，输出节点信息
         System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
         //标记为已访问
         isVisited[i] = true;
         //将节点加入队列
         queue.addLast(i);

         while(!queue.isEmpty()){
             //取出队列的头节点下标
             u = (Integer)queue.removeFirst();
             //得到第一个邻接节点的下标w
             w = getFirstNeighbor(u);
             while (w != -1){
                 //说明找到了
                 //是否访问过
                 if (!isVisited[w]){
                     System.out.print(getValueByIndex(w) + "->");
                     //标记已经访问过
                     isVisited[w] = true;
                     //入队
                     queue.addLast(w);
                 }
                 //以u为前驱点，找w后面的下一个邻接点
                 w = getNextNeighbor(u,w);
             }
         }
     }


    /**
     * dfs重载
     */
    public void dfs(){
        //遍历所有的节点，进行dfs回溯
        for (int j = 0; j < getNumOfVertex(); j++) {
            if(!isVisited[j]){
                dfs(isVisited,j);
            }
        }
    }


    /**
     * 深度优先遍历算法
     * @param isVisited
     * @param i
     */
    public void dfs(boolean[] isVisited,int i){
        //首先输出该访问节点
        System.out.print(getValueByIndex(i) + "->");
        //将节点设置成已访问
        isVisited[i] = true;
        //查找节点i的第一个邻接节点w
        int w = getFirstNeighbor(i);
        while(w != -1){
            //说明有
            if (!isVisited[w]){
                dfs(isVisited,w);
            }
            //如果w节点已经被访问过
            w = getNextNeighbor(i,w);
        }
    }



    /**
     * 获取第一个邻接节点的下标
     * @param index
     * @return
     */
    public int getFirstNeighbor(int index) {
        for (int j = 0; j < vertexList.size(); j++) {
            if (edges[index][j] > 0){
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 根据前一个邻接节点的下标来获取下一个邻接节点
     * @param v1
     * @param v2
     * @return
     */
    public int getNextNeighbor(int v1,int v2){
        for (int j = v2 + 1; j < vertexList.size(); j++) {
            if (edges[v1][j] > 0){
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     *构造器
     * @param n
     */
    public Graph(int n) {
        edges = new int[n][n];
        vertexList = new ArrayList<String>(n);
        numOfEdges = 0;
        isVisited = new boolean[5];
    }

    /**
     * 插入节点
     * @param vertex
     */
    public void insertVertex(String vertex){
        vertexList.add(vertex);
    }

    /**
     * 返回节点的个数
     * @return
     */
    public int getNumOfVertex(){
        return vertexList.size();
    }

    /**
     * 得到边的数目
     * @return
     */
    public int getNumOfEdges(){
        return numOfEdges;
    }

    /**
     * 返回节点下标对应的值
     * @param i
     * @return
     */
    public String getValueByIndex(int i){
        return vertexList.get(i);
    }

    /**
     * 返回v1 和 v2的权值
     * @param v1
     * @param v2
     * @return
     */
    public int getWeight(int v1,int v2){
        return edges[v1][v2];
    }

    /**
     * 显示图对应的矩阵
     */
    public void showGraph(){
        for (int[] link : edges) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }

    /**
     *
     * @param v1 v1表示点的下标即是第几个顶点 “A” - “B” "A" ->"0" "B" ->"1"
     * @param v2 第二个顶点对应的下标
     * @param weight 标识
     */
    public void insertEdge(int v1,int v2,int weight){
        edges[v1][v2] = weight;
        edges[v2][v1 ] = weight;
        numOfEdges ++;
    };
}
